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Des erreurs aux stéréotypes

Des modèles cognitifs de différents niveaux dans le

projet Pépite

Christian Vincent AIDA, 17 décembre 2004

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Plan

Contexte et problématique Analyse de l’activité de diagnostic

actuelle des enseignants Un outil conceptuel: les stéréotypes Un outil logiciel : PépiStéréo Résultats et perspectives

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Contexte

Le projet Lingot Objectifs

Assister les enseignants dans la régulation des apprentissages en algèbre élémentaire

Trois axes axe diagnostic : le projet Pépite axe apprentissage axe instrumentation de l’activité des

enseignants

[Delozanne et al 2002]

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Le projet Pépite

Objectifs Permettre aux enseignants de dresser un bilan fin des compétences de

leurs élèves

pas simplement repérer des erreurs mais aussi des fragilités et des leviers

pour réguler les apprentissages scolaires

Problématique Déterminer des profils cognitifs d’apprenants en algèbre

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Objectif de mon travail

Pour instrumenter le diagnostic

il faut instrumenter son exploitation Lier diagnostic et gestion de la classe Lier diagnostic et situations d’apprentissage

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Questions de recherche

Quelles sont les pratiques habituelles de diagnostic des enseignants ?

Comment s’appuyer sur ces pratiques pour les faire évoluer et bénéficier des résultats de recherche en EIAH ?

Sur quelles modélisations s’appuyer pour supporter ces pratiques nouvelles ?

Quel logiciel concevoir pour instrumenter ces pratiques ?

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Pratiques usuelles de diagnostic? Ergonomes de Paris 8

[J. Rogalski, M. El Jaafari, G.Cahors, L. Simoneau 03, 04 ] Entretiens + Observations de prise en main de Pépite

Résultats Diagnostic orienté vers la classe, le groupe Résultat du diagnostic exprimé en 3 ou 4 catégories

Bons rapides, moyens rapides, moyens lents, grandes difficultés Plus les profs sont expérimentés, plus ils font du «diagnostic

dynamique » Lié à un répertoire d’actions

Le diagnostic s’appuie sur les erreurs récurrentes des élèves Nécessité d’un diagnostic « light »

Lourdeur de Pépite (accès aux machines, temps de passation, trop de tâches d’exploitation à la charge du prof)

Nécessité d’une formation et d’un temps de maturation pour le prof Conséquences

Confirme et affine les 1ières expériences Aide à reformuler les questions de recherche sur les deux autres axes

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Régulation des apprentissages Nécessité d’articuler

Personnalisation de l’enseignement Gestion de classe ou de groupes d’élèves

Différents modèles (de quoi on part) Diagnostic usuel des profs: bons, moyens, lents fondé sur les erreurs Demande des profs : Statistiques sur la classe, liste des erreurs

fréquentes et des élèves qui les commettent etc. Nécessaire, pas suffisant

Les modèles de Pépite Les réponses de l’élève : les observables Le codage des réponses : le niveau comportemental Les profils cognitifs : le niveau épistémique

6 composantes avec chacune une dizaine de valeurs possibles Combler le fossé ?(objectif)

instruments conceptuels : Les stéréotypes Restructuration et reformulation des profils cognitifs de Pépite

instruments logiciels qui automatisent un maximum de traitements pour rendre la méthode écologiquement viable

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Hypothèse de recherche

Définition Un stéréotype = une classe de « profils

cognitifs d’élèves » H : Les stéréotypes sont un outil

conceptuel pour organiser la régulation des apprentissages dans la classe Faire progresser la classe Respecter les différences individuelles

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Méthodologie Analyse de l’activité habituelle

Travaux des ergonomes Scénarios d’utilisation et de conception

Mise au point d’un outil conceptuel   Identifier des stéréotypes à partir du corpus Pépite

B. Grugeon, J.-M. Gélis, L. Coulange, J. Rogalski Affiner : atelier avec professeurs, chercheurs

Conception de PépiStéréo Compléter et restructurer le diagnostic de Pépite Concevoir et réaliser un logiciel

qui permet aux enseignants d’organiser des apprentissages en regroupant les élèves par profils cognitifs voisins

Validation Des stéréotypes Du logiciel De l’hypothèse de recherche

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Identifier les stéréotypes Prise en compte du modèle multidimensionnel de la

compétence en algèbre ce modèle permet de caractériser et de catégoriser les

exercices proposés pour établir le diagnostic permet d’exprimer le diagnostic sous la forme d’un profil

décrivant les principaux traits du comportement de l’élève

regrouper des élèves ayant des profils en algèbre qui révèlent des traits caractéristiques « voisins »

Utilisation d’un ensemble de protocoles disponibles Pour organiser des regroupements d’élèves dont les

compétences algébriques puissent être jugées suffisamment proches

Définition de trois modèles d’analyse et synthèse regroupements obtenus par croisement étude des répartitions obtenues

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Des stéréotypes en algèbre Définitions

Un stéréotype est un ensemble de profils équivalents La relation d’équivalence repose sur trois dimensions caractérisées par

des niveaux de compétence

En algèbre élémentaire, les dimensions UA : Usage de l’algèbre

4 niveaux : démarche arithmétique, quelques utilisations des lettres, utilisation de l’algèbre pour

prouver non maîtrisée, maîtrisée T: Traduction d’une représentation à une autre

3 niveaux : maîtrise insuffisante, partielle, bonne

CA : Calcul Algébrique 3 niveaux

Règles incorrectes pour la formation et la transformation des expressions Règles incorrectes de transformation Bonne maîtrise

Ordre de grandeur Profils cognitifs possibles : 1 M, un nuage de points Stéréotypes : 36 et seulement, 13 en pratique, 6 à 10 dans une classe

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PépiStéréo Métaphore :

l’orchestre, groupes d’instruments et le jeu de chaque musicien

Une nouvelle modélisation cognitive Ancien Pépite : Profil individuel complexe PépiStéréo :

Un Profil = Un stéréotype + des caractéristiques personnelles (leviers, fragilités et liste des erreurs)

Fonctionnalités prioritaires Constituer des groupes Imprimer Communiquer un résultat aux élèves Associer stéréotype et remédiation

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Associer des stratégies d’enseignement

Ébauche l’appartenance à un stéréotype permet

de déterminer la compétence à travailler avec un fort niveau de priorité

Il est possible d’adapter les stratégies d’enseignement en considérant les caractéristiques propres du profil de

l’élève, c’est-à-dire, les cohérences de fonctionnement mises en évidence par le diagnostic

les leviers sur lesquels s’appuyer

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Restructurer les traces et les profils Par rapport aux stéréotypes

Plus caractéristiques personnelles Leviers fragilités listes des erreurs

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Compléter le diagnostic de Pépite La liste des erreurs

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Conception de l’interface

Approche centrée utilisateur Conception itérative

Approche centrée sur le contexte d’utilisation Retours d’usage Scénarios d’usage (observés et de

conception)

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Réalisation

Démonstration : Ouvrir PépiStéréo Les groupes et stratégies de remédiation Les profils d’élèves

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Validation (en cours) Double validation

Fertilisation croisée des différentes disciplines

Hypothèse de recherche Test d’utilisabilité auprès de 4 collègues

Pour le logiciel, expérimentation en cours (300 élèves) Utilisation Entretien, Questionnaire Interviews en fin d’année

Définir Stratégies d’apprentissage adaptées aux stéréotypes Tactiques : adaptées au caractéristiques personnelles

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Résultats

Structuration des données pour d’autres utilisations en recherche (marqueurs linguistiques, fouille de données etc.)

Opérationnalisation d’un travail de recherche en didactique

Logiciel opérationnel qui permet de recueillir des données sur les élèves et enseignants

Observations pour tester l’hypothèse de recherche

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Niveaux de modélisation

Stéréotypes groupe d’élèves décisions stratégiques

Leviers et fragilités individus décisions tactiques (travail en cours …)

Listes des erreurs entrée habituelle des profs niveau comportemental qui illustre les niveaux

précédents

Les observables : les réponses au test

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Schéma comparatif

Pépite [Jean 2000] Réponse de

l’élève .pep

Matrice de codage .gri

PépiProf [Jean et Prévit 2002]

Affiche le profil cognitif

PépiClasse

PépiStéréo 2004 Réponse de l’élève .xml

Codage des réponses .xml

PépiStéréo

Bilan de compétence : Stéréotype + leviers et fragilités + remédiation

PépiStéréo

PépiDiag Jean 2000 et Prévit

2002

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